梅钢电力系统过电压限定对策

梅钢电力系统由最初的110kV铁东变、110kV铁西变、220kV热轧变、110kV炼钢变、110kV烧结变5大变电站组成的老系统,发展到现在新增了220kV梅钢变、110kV烧焦变、110kV炼铁变、110kV冷轧变等组成的新系统。发电部分由利用高炉顶压发电的2号、3号TRT和利用余热发电的4号、6号发电机所组成。

1内部过电压的种类

1.1工频过电压由于电网运行方式的突然改变引起的某些电网工频电压升高,叫做工频过电压。梅钢电力系统工频电压升高主要是由于系统不对称短路时(常见的是单相接地)造成了非故障相的电压升高。非对称相短路是电网运行时无法避免的。

1.2操作过电压由于电网内开关操作引起的过电压叫做操作过电压。这类过电压时间短且幅值高。常见的操作过电压有:切除空载线路引起的过电压;空载线路合闸时的过电压;电弧接地过电压和切除空载变压器的过电压。用开关切除空载线路时,可能在线路或母线侧出现过电压,在工频条件下,空载线路表现为一个等值的电容负荷,所以切除空载长线时产生的过电压与切除电容器组时产生的过电压性质完全相同。切除空载长线产生的过电压是由于开关灭弧能力不强,开关触头具有重燃现象的结果。空载变压器相当于一个励磁电感,因此切除空载变压器时相当于切除电感负载。电感线圈中的电流和相应的储能是不可突变的,当开关截流时,将迫使线圈中的储能以振荡形式转换给变压器及连线的对地杂散电容,即迫使线圈中的电流急剧下降,从而产生过电压。所以,开关灭弧性能愈强,截流的极限值愈高,过电压也就越高。

1.3谐振过电压电力系统中有许多铁芯电感元件,如发电机,变压器,电压互感器,消弧线圈和并联补偿电抗器。这些元件大部分为非线性元件,它和系统中的电容元件组成许多复杂的振荡回路,在满足一定条件时,就可能激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。铁磁谐振过电压的表现形式可能为:单相、两相或三相对地电压升高,或以低频摆动,引起绝缘闪络或避雷器爆炸;或产生高值另序电压分量,出现假接地现象和不正确的接地指示;或者在互感器中出现过电流,引起熔断器熔断或互感器烧毁;或者使小容量异步电动机发生反转现象。在梅钢电力系统中,以谐振过电压产生的破坏为常见,调度系统中常见的压变熔丝熔断,避雷•31•器爆炸及绝缘子烧坏都属于此种类型。

2限制过电压的措施

2.1限制工频过电压的措施工频过电压是由于甩负荷、单相接地故障和长线路电容效应等原因产生的。其幅值由系统的短路容量、线路长度及变压器的饱和特性所决定。主要限制措施是采用并联电抗器,发电机应配置性能良好的励磁调节器或调压装置,使发电机在突然甩负荷时能抑制容性电流对发电机的助磁电枢反应,从而防止过电压的产生和发展。发电机还应有反应灵敏的调速系统,使得在突然甩负荷时该装置能限制发电机转速上升,从而防止或限制过电压。梅钢余热发电6号机因为调速系统的缺陷,在雷雨季节,通常都是通过减少发电负荷来防止过电压。

2.2限制操作过电压的措施切除空载线路的过电压限制措施有:①选用熄弧能力强的高压开关;②使电网的中性点直接接地运行;③系统容量增大时(即母线电容增大),可以降低过电压的倍数,尤其是母线侧过电压;④线路侧装电抗器;⑤在开关触头的两端并联一定大小的电阻限制过电压,梅钢部分小高配在改造时采用了此方法;⑥采用容量足够大的磁吹避雷器限制。切除空载变压器的过电压限制措施有:①用装有并联电阻的开关切除;②用性能良好的避雷器限制。梅钢老系统变电站的铁东、铁西站,全部将少油断路器换成熄弧能力较强的真空断路器,热轧变出线采用加装电抗器,这些都是限制过电压的产生所采取的相应措施。

2.3限制铁磁谐振过电压的措施1)选用励磁特性较好的电磁式压变或只使用电容式压变。2)在电磁式压变的开口三角形中加装R≤0.4XT(XT为压变在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗)。3)采取临时的倒闸措施,如投入事先规定的某些线路或设备等。4)220kV母线充电可能产生谐振过电压,一般采用先将准备充电的母线侧线路开关合上后(无压合)再由线路对侧合上开关,采用线路及母线一并充电的方式。另一措施为给母线充电前先切除PT,充电后再投入PT;用开关停母线时先切除PT,再拉开开关。

3实例

110kV炼铁变自2008-06—2009-04,一年不到的时间发生35kV母线压变熔断器熔断现象达9次之多,研究后发现是由于铁磁谐振产生谐振过电压,导致母线压变熔丝熔断。针对这个现象,在母线压变开口三角形中加装了电阻(图1中的非线性电阻),破坏其产生谐振的条件,从而使母线压变熔断器熔断次数明显下降。

4结语

梅钢电力系统故障最常见的是压变熔丝熔断和电缆绝缘损坏引起的单相接地等过电压引起的故障,故障发生后如何准确地找到原因并加以消除,是保障电力系统正常运行的必要前提。因此,熟练掌握电力系统的过电压种类及其应对措施,对运行人员来说显得非常必要,同时对提高运行人员的处理事故能力也有极大的帮助。